劉恩芬，何 亮，楊洪明，苗國(guó)華，謝志強(qiáng)，彭麗娟

（1.云南中煙再造煙葉有限責(zé)任公司，云南 昆明 650001；2.昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，云南 昆明 650504；3.云南中煙技術(shù)中心，云南 昆明 650032；4.云南煙草質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站，云南 昆明 650001）

美拉德反應(yīng)是一種普遍的非酶褐變現(xiàn)象［1］，將它應(yīng)用于食品香精生產(chǎn)應(yīng)用之中，國(guó)外研究比較多，國(guó)內(nèi)研究應(yīng)用很少。它經(jīng)過(guò)反應(yīng)的初始階段、中間階段和終止階段，中間階段的產(chǎn)物與化合物進(jìn)行醛基-氨基反應(yīng)，最終生成類黑精。美拉德反應(yīng)產(chǎn)物除類黑精外，還有一系列中間體及揮發(fā)性雜環(huán)化合物，反應(yīng)經(jīng)過(guò)復(fù)雜的歷程，最終生成棕色甚至是黑色的大分子物質(zhì)類黑素［2］。賈春曉等［3］人也采用同時(shí)蒸餾萃取方式對(duì)烘烤的葵花籽香味成分進(jìn)行萃取，并利用GC-MS檢測(cè)出較多的吡嗪類物質(zhì)，確定了葵花籽在烘烤過(guò)程中產(chǎn)生的關(guān)鍵致香成分為：甲基吡嗪、2，5-二甲基吡嗪，3-乙基-2，5-二甲基吡嗪等。越來(lái)越多的研究結(jié)果顯示出美拉德反應(yīng)作為與人類自身密切相關(guān)的研究具有重要的意義，吡嗪類化合物是美拉德反應(yīng)致香成份的代表物，許多烘烤制食品，如花生、葵花籽、面包中的主要香味成分，許多糖氨模擬反應(yīng)能產(chǎn)生吡嗪類物質(zhì)，且吡嗪環(huán)上的碳主要來(lái)自于糖類，氨來(lái)自于氨基酸部分［4］。本文通過(guò)不同設(shè)備對(duì)同一樣品反應(yīng)結(jié)果比對(duì)，顯示壓力對(duì)反應(yīng)結(jié)果有一定的影響。美拉德反應(yīng)技術(shù)在香精領(lǐng)域中的應(yīng)用打破了傳統(tǒng)的香精調(diào)配和生產(chǎn)的范疇，是一全新的香精香料生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)，值得大力研究和推廣。隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，相信美拉德反應(yīng)的研究將可能成為香精香料行業(yè)研究的新視角。掌握并了解反應(yīng)過(guò)程中對(duì)生成致香物及一些化工中間體的量，具有一定實(shí)際意義。

1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

1）實(shí)驗(yàn)材料：一種天然水果提取物。

2）實(shí)驗(yàn)試劑：碳酸鈉，分析純蒸餾水丙氨酸甘氨酸谷氨酰胺。

3）實(shí)驗(yàn)儀器

①分析儀器 GC-MS，儀器型號(hào)：GCMSQP2020。

②反應(yīng)設(shè)備：一種是由北京中國(guó)造紙研究院提供定制設(shè)備機(jī)械攪伴式油浴鍋如圖1，另一種是由陜西科技大學(xué)機(jī)械廠制造的ZQS1-15電熱回轉(zhuǎn)水浴鍋如圖2。

圖1 機(jī)械攪伴式油浴鍋

圖2 電熱回轉(zhuǎn)水浴鍋

2 實(shí)驗(yàn)方法

1）反應(yīng)物準(zhǔn)備。稱取一定量的膏體物，加入一定量的水份和丙三醇，控制溶液體系水份含量不超過(guò)30%，在溶液體系中加入飽和碳酸鈉溶液和一定量的混合氨基酸，稱取樣品量相同以上兩份混合溶液體系中，開始進(jìn)行加熱反應(yīng)，待溶液體系達(dá)到120℃時(shí)開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)時(shí)間控制在2h。機(jī)械攪伴式油浴鍋中保證液面能被充分?jǐn)嚢榈牧?，同時(shí)在自動(dòng)放氣閥處加裝蛇形冷凝管，對(duì)反應(yīng)過(guò)程揮發(fā)液進(jìn)行冷凝回流處理；對(duì)于電熱回來(lái)轉(zhuǎn)水浴鍋要保證整個(gè)做樣過(guò)程放氣3次，反應(yīng)結(jié)束冷卻反應(yīng)液至室溫，反應(yīng)后液體取樣待分析。

2）分析樣品前處理。

①樣品的準(zhǔn)備

膏體及液體樣品稱取25g。

②樣品的同時(shí)蒸餾萃取

采用同時(shí)蒸餾萃取法 （見(jiàn)圖3），加入350mL蒸餾水，取30mL二氯甲烷萃取溶劑，萃取時(shí)間2h，水浴溫度60℃。

③樣品的濃縮

打開旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀電源開關(guān)，設(shè)置水浴溫度為45℃ （二氯甲烷沸點(diǎn)為39.8℃），待水溫升到45℃時(shí)打開控制電源開關(guān)預(yù)熱幾分鐘。旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為60～65r／min，打開冷凝水開始濃縮。每個(gè)樣品準(zhǔn)確定量至1mL，裝入樣品瓶中，待GC／MS儀器分析檢測(cè)。

④樣品分析

GC-MS分析條件

氣相色譜條件：色譜柱：DB-5MS石英毛細(xì)管柱 （30m×0.25mm，0.25μm）；程序升溫：初始溫度為 60℃，保持 1min，以 8℃／min的速率升至170℃，保持3min，以12℃／min的速率升至260℃，保持 18min；進(jìn)樣口溫度：200℃；柱箱溫度：60℃；進(jìn)樣模式：分流；柱流量：1mL／min；吹掃流量：3 mL／min；分流比：5∶1；載氣：高純氦；進(jìn)樣量：1μL；溶劑延遲：2min

質(zhì)譜條件：電離方式：EI；電子能量：70eV；接口溫度：250℃；離子源溫度：200℃；采集方式：scan；掃描范圍：40～500amu

標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖庫(kù)：NIST

圖3 同時(shí)蒸餾萃取裝置

3 結(jié)果與討論

3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

致香成份檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 GC-MS檢測(cè)結(jié)果表

3.2 討論

反應(yīng)后樣品1＃（1＃樣品）溶液體系是在機(jī)械攪伴式油浴鍋中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中為常壓狀態(tài)；反應(yīng)后樣品2＃（2＃樣品）溶液體系是在電熱回轉(zhuǎn)水浴鍋進(jìn)行反應(yīng)，屬于是密封裝置，膏體空白樣pH值為4.6，呈現(xiàn)酸性，有碳酸鈉的加入 （調(diào)pH值），整個(gè)反應(yīng)體系中有一定的CO2存在，也就是2＃樣品液是在一定量反應(yīng)壓力存在的情況下進(jìn)行的。

3.2.1 風(fēng)味物質(zhì)生成總量比較

在反應(yīng)過(guò)程中兩種反應(yīng)液與空白樣相比，揮發(fā)出更多的風(fēng)味物質(zhì)，而產(chǎn)生出許多原來(lái)空白樣中沒(méi)有的特殊氣味的揮發(fā)性物質(zhì)，見(jiàn)表2。

表2 風(fēng)味物質(zhì)總量比對(duì)表

從表1看出，2＃樣品的各種風(fēng)味物質(zhì)量明顯的高于1＃樣品。

3.2.2 吡嗪類物質(zhì)生成量比較

吡嗪類香味物質(zhì)生成量對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 吡嗪類香味物質(zhì)生成量比對(duì)表

吡嗪類致香型物是美拉德反應(yīng)的代表性物質(zhì)，表3顯示：空白樣品中這7種吡嗪類香味物質(zhì)是沒(méi)有檢測(cè)出的，而在1＃樣品和2＃樣品有檢出。兩個(gè)反應(yīng)后樣品吡嗪類香味物質(zhì)各量相比較，生成量的整體趨勢(shì)相同，都是空白樣品中沒(méi)有的致香物質(zhì)，但1＃樣品生成各類吡嗪量明顯低于2＃樣品的量；沸點(diǎn)稍高一些吡嗪類香味物質(zhì)中，1＃樣品中生成的2，3-二乙基-5-甲基吡嗪和2-乙?；?3，4，6-三甲基的量和空白樣品含量均未檢出，而2＃樣品隨著反應(yīng)壓力的升高，其吡嗪類物質(zhì)的種類和含量也在隨之增加。實(shí)驗(yàn)證明美拉德反應(yīng)設(shè)備在相對(duì)密封并有一定壓力的條件下，反應(yīng)更充分更完全?，F(xiàn)行美拉德反應(yīng)的市場(chǎng)化設(shè)備大部分是在常壓情況下加上冷凝裝置而成，因此實(shí)驗(yàn)對(duì)美拉德反應(yīng)設(shè)備的改造具有一定的指導(dǎo)意義。